![量子计算将如何改变战争的未来]( "量子计算将如何改变战争的未来")
量子计算是一项革命性的技术，虽然在20世纪80年代还处于理论阶段，但现在各国正积极研究其在军事领域的应用。量子力学，这一在20世纪初就已发展起来的科学，为我们打开了观察微观粒子以难以置信的速度相互作用的大门。
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经过数十年的发展，尽管我们仍无法完全模拟量子力学的复杂性，但我们已经能够利用物质的量子状态来存储信息。通过量子计算通信技术的发展和学习，我们开始认识到这项新兴技术的巨大潜力。
与传统的计算方式不同，量子计算使用的是量子比特（qubits），它们由电子和光子等量子系统构成。这些量子比特能够以多维状态存储信息，并且随着量子比特数量的增加，其计算能力可以呈指数级增长。
在经典计算中，信息是通过电脉冲的0和1来编码的，这种二进制系统在处理大量数据时，计算能力的提升是线性的。相比之下，量子计算能够以一种全新的方式处理信息，为我们提供了解决复杂问题的新途径。
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保罗·贝尼奥夫（Paul Benioff）是阿贡国家实验室（Argonne National Laboratory）的一位物理学家，他在早期就提出了量子计算机的概念。他的论文《计算机作为物理系统：基于图灵机的量子力学微观模型》是该领域开创性的文献之一。
随后，研究者如大卫·多伊奇（David Deutsch）、理查德·费曼（Richard Feynman）和彼得·肖尔（Peter Shor）进一步发展了理论，他们提出量子计算机在处理某些计算问题时，理论上可以比传统计算机快得多。
尽管这些理论的提出，量子计算在很长一段时间内并没有得到大量的投资。然而，进入2010年代，量子技术和其他前沿技术开始受到重视。随着政府和企业的资助增加，量子计算逐渐从理论走向实践。
2019年，谷歌宣布其名为Sycamore的量子处理器实现了所谓的“量子霸权”。这个处理器拥有53个量子比特，能够完成一项特定任务，例如执行一个量子电路100万次，仅需200秒。
相比之下，完成同样的任务，如果使用传统的超级计算机，则可能需要长达10,000年。谷歌的这一宣布标志着量子计算领域的一个重要里程碑，它不仅吸引了企业家和投资者的注意，而且预示着量子计算在未来可能实现更有价值的应用。这一成就更多地被视为向更广泛应用迈进的一个标志，而不仅仅是因为它的内在重要性。
量子计算的发展超越了单纯的量子比特数量的增加，纠缠的进步也是实现量子霸权的关键因素之一。量子纠缠是量子计算中的一种现象，其中两个或多个粒子以这样的方式相互关联，以至于一个粒子的状态会即时影响另一个粒子的状态，不论它们相隔多远。
1. 量子密码学：量子纠缠可以用于创建安全的通信渠道，因为任何未授权的监听都会立即被检测到，因为测量过程会改变量子态。
2. 量子隐形传态：这是一种利用纠缠来传输量子信息的过程，其中信息的量子态可以在一个地方消失，并在另一个地方重建，而不需要物理粒子的实际传输。
3. 量子密集编码（Quantum Dense Coding）：这是一种利用量子纠缠来传输信息的技术，它允许在单个量子比特中编码两个经典比特的信息，从而提高了信息传输的效率。
量子密码学是量子计算的一个重要应用，它利用量子力学的原理来保护信息。量子密码学的一个关键特性是它依赖于量子力学的无克隆定理，该定理指出，不可能创建一个未知量子态的独立副本而不破坏原始量子态。
然而，量子纠缠在实际应用中面临着挑战。在量子通信中，纠缠的粒子需要在无噪声的量子通道中共享，但在现实世界中，由于各种退相干机制，共享的纠缠经常会严重退化。
总的来说，量子计算的进步不仅仅依赖于量子比特数量的增加，量子纠缠的利用和控制也是实现量子霸权和推动量子计算发展的关键因素。
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量子计算的标准化和网络化是该领域发展的关键问题。中国在量子计算的研究上一直保持着较为保密的态度，但近年来也开始积极参与国际标准化工作。美国国家标准与技术研究院（NIST）一直在推动量子计算的标准化工作，举办后量子密码（PQC）标准化会议，以期为量子计算的安全和标准化提供指导。
在量子计算的标准化方面，IEEE也做了大量的工作，包括量子计算的术语定义、硬件、软件及应用等方面的标准化工作。这些工作有助于量子计算技术的交流、应用和互操作性。
此外，我国也在量子计算标准化方面取得了进展，全国量子计算与测量标准化技术委员会已经成立，并在术语定义、光学频率梳、随机数产生器等领域开展标准研制工作。这些标准化工作对于推动量子计算的网络化和兼容性至关重要。
随着量子计算技术的不断进步，标准化和网络化的问题正在逐步得到解决，这将有助于量子计算技术的广泛应用和产业的发展。
在量子计算领域，实现联网和标准化是一个重要的研究方向。据中国科技大学和济南量子技术研究院的研究，量子计算的联网距离可以达到约400公里（250英里），并且是在星形拓扑结构中实现的。未来的愿景是每个用户都使用简单而廉价的量子发送器，而将所有用于网络控制和测量的复杂设备外包给不受信任的网络运营商。这样，由于许多用户共享的网络只需要一套测量设备，因此每个用户的成本可以保持在相对较低的水平。
在量子计算的网络化方面，仍有许多挑战需要克服。这将需要从布线材料到维持量子比特所需的不同逻辑门的创新。随着技术的发展，量子计算的联网和标准化将逐步实现，为量子计算的广泛应用铺平道路。
军队一直是新技术的试验场，自20世纪初的第一次世界大战起，新兴技术就开始被用于军事领域。拥有最先进的机械和科学技术被认为是在战斗中获得优势的关键。
第二次世界大战期间，技术的发展从化学领域转向了物理学，这导致了原子弹的首次使用。在1940年至1945年间，随着曼哈顿计划和科学研究与发展办公室（OSRD）的推动，美国科学家，特别是物理学家，将科学与工程的融合有效地应用于主要的军事目标。
在网络化方面，量子计算的发展还面临许多挑战。这不仅涉及到增加量子比特的数量，还包括量子纠缠技术的进步。量子纠缠是量子计算中的一个关键现象，它允许两个或多个粒子以一种方式相互关联，以至于一个粒子的状态会即时影响另一个粒子的状态，无论它们相隔多远。
量子纠缠的主要应用包括量子密码学、量子隐形传态和量子密集编码。量子密集编码可以将经典计算机中的两个比特的信息编码到一个量子比特中，从而提高信息传输的效率。然而，量子计算的网络化需要许多创新，从布线材料到维持量子比特所需的不同逻辑门，还有很长的路要走。
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原文始发于微信公众号（情报分析师）：量子计算将如何改变战争的未来
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